高原太阳能供暖蓄热系统保温及容积设计方法

针对西藏高原强太阳辐射、大温差及低气压的特殊气候条件,分析了高原太阳能蓄热体的热损失特征,归纳了典型高原地区的阴天概率分布,计算了当地太阳辐射规律与建筑热负荷规律。通过模拟分析得到了太阳能供暖蓄热体的年热损失量与集热蓄热比、蓄热容积之间的函数关系,推荐给出了适宜于高原地区的保温材料及不同蓄热模式下的保温厚度,并给出了不同蓄热周期、不同供暖末端热媒温度的蓄热容积推荐值,结果可供高原太阳能供暖蓄热系统精细化设计参考。

区域太阳能供暖集中式与分散式组合蓄热系统运行性能分析

针对传统太阳能供暖仅集中蓄热系统运行温度高造成集热效率低以及热损失大等问题,提出区域太阳能供暖集中式与分散式组合蓄热系统,建立组合蓄热系统的数学物理模型,利用Matlab平台编写组合蓄热系统模拟仿真程序,并将系统与区域太阳能供暖集中式蓄热系统对比。结果表明:相较于集中式蓄热系统,组合蓄热系统在西宁地区的太阳能保证率提高约36%,且逐月太阳能供热量更稳定;组合蓄热系统总集热效率提高约10%;组合蓄热系统的运行温度降低,其中集中埋地蓄热水体平均温度相较于集中式蓄热系统全年平均降低约17℃,热力管网平均温度全年平均降低约27℃;组合蓄热系统总热损失减少2.23TJ,其中热力管网热损失仅为集中式蓄热系统的39%。

区域太阳能供暖集中式与分散式组合蓄热系统形式探讨

传统区域太阳能供暖系统通常采用集中式蓄热水体,往往难以兼顾由于供暖末端不同造成的热用户用热品位的差异,而以区域内高温用热末端的供水温度确定供暖系统水温,导致区域太阳能供暖系统运行温度偏高,从而造成集热系统效率低、蓄热和输送热损失大等问题。基于此,本文提出了区域太阳能供暖集中式与分散式组合蓄热系统,介绍了该系统的工作原理,分析了组合蓄热系统与传统蓄热系统的特征与区别,探讨了组合蓄热系统运行特性、分散水箱分布形式、容量设计与匹配、运行调控策略及综合效益评价等方面需研究的关键问题。

太阳能供暖用蓄热-散热复合型睡床热特性研究

为了研究太阳能在蓄热和建筑供暖方面的应用,设计了一种新型的集蓄热与散热于一体的复合型睡床,其特征是在床下设置蓄热水箱并在水箱上表面与床板之间设置可启闭的水平空气层。对复合型睡床进行动态热特性和影响因素研究。结果显示:(1)基本条件下(水箱尺寸长为2 m、宽为1.2 m、高为0.3 m,水箱表面温度35℃,床板与水箱之间的水平空气层厚度为20 mm),睡床总散热量为289.8 W,其中水箱上表面散热占比47.6%,侧面散热占比52.4%。床板上表面温度为21.1℃;(2)睡床总散热量随着水平空气层厚度的增加而增加,床板上表面温度随着水平空气层厚度的增加而降低,水平空气层厚度由20 mm升至50 mm时,总散热量增加了36.0%,床板上表面温度降低了2.1℃;(3)睡床总散热量与床板上表面温度均随着水箱表面发射率的增加而增加,水箱表面发射率由0.3升至0.9时,总散热量增加了30.5%,床板上表面温度提高了0.8℃。

基于CNN和BiLSTM神经网络模型的太阳能供暖负荷预测研究

针对太阳能供暖系统中因热量供需不匹配而引起的能源浪费现象,提出一种基于卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络的短期热负荷预测模型。首先对数据进行清洗,使数据准确完整;其次依据皮尔逊相关系数对输入特征进行筛选;最后依据其空间-时间特征建立卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络模型。在与单一神经网络模型长短期记忆神经网络及双向长短期记忆神经网络进行详细比较和分析后,结果表明,该模型相较于传统神经网络模型在精确度上存在明显提升,验证了本模型在太阳能供暖负荷预测中的有效性。

相变蓄热技术在太阳能供暖系统中的应用分析

介绍了相变蓄热技术在太阳能供暖系统中的应用,包括相变材料的选择、相变储热系统的设计等方面。通过对相变蓄热技术在太阳能供暖系统中的应用进行分析,总结相变蓄热技术可以有效提高太阳能供暖系统的热储存效率,从而提高系统的整体效率和可靠性。

分布式“源汇一体”太阳能供暖新系统探索

集中太阳能供暖系统需要大面积空地安装集热器阵列,在土地资源紧缺地区应用受限。单体建筑太阳能供暖系统虽能够有效利用建筑屋面进行集热,但其供暖稳定性相对较差。针对现有太阳能供暖系统应用的局限性,提出了一种分布式“源汇一体”太阳能供暖新系统。本文介绍了该系统的工作原理,定性分析了该系统与传统系统的特征区别,探讨了该系统在热用户节点、输配管网形式、蓄热设计等方面亟待解决的关键问题。

太阳能供暖用新型流体制备及导热性能测试

严寒、寒冷地区液体型集热器应用时需考虑防冻性能,工程常使用乙二醇型防冻液作为循环工质。但其导热系数仅为水的60%,集热循环过程中防冻液与太阳能集热器基板传热不充分导致基板过热和集热热损过大。为解决上述问题,通过乙二醇型防冻液及相变材料配制不同浓度的传热蓄热流体(heat transfer and heat storage fluid, HTHSF),在考虑防冻的基础上,以增加HTHSF综合导热系数为目的,通过瞬态热线法实验研究HTHSF相变过程中导热系数的变化规律。结果表明:当温度升高或浓度减小时载流体导热系数增大。配制的HTHSF呈水基溶液的特性,在单一相时导热系数与温度呈正比关系,相变使得导热系数有所减小。寒地太阳能供暖用新型HTHSF 10%、冰点-20℃时性能较好,此外拟合公式与实测数据误差在0.5%以内。

北京某农村住宅空气源热泵辅助太阳能供暖系统的运行性能

某农村住宅安装了空气源热泵辅助太阳能供暖系统。针对2014—2015年度供暖季系统的制热量、耗电量等性能参数进行了测试。结果表明,室内日平均温度为19.6℃,热泵机组日平均COP为4.29,供暖系统日均综合能效比为3.52,日均太阳能贡献率为4.87%。该供暖系统的热泵机组具有较好的运行性能,但太阳能贡献率偏低,整个供暖系统仍有进一步优化的空间。

基于网格寻优算法的太阳能供暖系统匹配优化

传统太阳能供暖系统设计方法可根据建筑能耗计算出系统设备参数,但无法对太阳能供暖系统进行匹配优化。该文提出一种太阳能供暖系统优化设计方法,以系统年净收益为优化目标,根据太阳能供暖系统能量平衡方程等约束条件,利用网格寻优方法对集热面积和蓄热容量进行优化匹配,并使用TRNSYS软件对模型进行验证。以拉萨地区典型民居为研究案例分析太阳能供暖系统的经济性能。结果表明,该优化方法可对太阳能供暖系统设备参数进行优化,获得最大系统年均净收益;在太阳能保证率一定时,存在一个集热面积和蓄热容量配比,使得系统年均净收益最大。

西北乡村太阳能供暖辅助热源适宜性分析

根据太阳能资源分布和建筑气候条件将西北地区划分为7类典型区域,以各区域典型建筑为模型建筑,从能源支撑、经济特性、技术特性及环境效益等方面对燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气壁挂炉、电锅炉、空气源热泵、生物质锅炉6种太阳能供暖辅助热源进行了综合分析,并对其进行了模糊定量处理。结果表明:生物质锅炉作为西北乡村地区太阳能供暖辅助热源适宜性优度最高,燃油锅炉、电锅炉优度最低;燃煤锅炉、生物质锅炉的适宜性优度随经济性权重的降低而降低,家庭收入较高的地区更倾向于选择空气源热泵、燃气壁挂炉等新型供暖形式。

组合相变储热材料应用于太阳能供暖系统

组合相变储热材料用于储热具有环保、高效、节能、安全等多项优势 ,非常适合于太阳能供暖系统储热 ,以替代传统的取暖设备。在介绍相变储能材料应用状况和组合式相变储热材料特点和原理的基础上 。

西藏高原太阳能供暖“高原病”问题探讨

介绍了西藏高原太阳能供暖发展现状,探讨了适合西藏高原的太阳能供暖模式。针对太阳能集热系统冻裂、过热,高原集蓄热损失条件发生变化,控制不当导致辅助热源耗量大,蓄热规律有待明确,系统运行维护管理等问题,进行了初步探讨。

主动式太阳能供暖系统的研究现状综述

从主动式太阳能供暖系统的组成出发,即集热器、储热蓄热部分、辅助热源、供暖末端等,分析了各个组成部分的研究现状和未来发展趋势。对蓄热部分分析了在主动式太阳能供暖中短期蓄热和季节蓄热的研究现状。对供暖末端分析了低温散热器、相变储能地板、相变墙体等在主动式太阳能供暖中的应用。

相变材料应用于太阳能供暖系统的可行性分析

搭建太阳能供暖实验平台,以太阳能集热器作为系统集热组件,水箱作为蓄热组件,风机盘管作为散热末端;建立系统的数学仿真模型并通过实验验证其正确性;目前太阳能供暖应用广泛,但其依然存在温度波动大、太阳能利用率低、浪费能源等问题。针对上述问题,这里在传统太阳能供暖数学模型的基础上加入相变材料模块并模拟仿真,分析研究相变材料的加入对传统太阳能供暖系统的热影响,从而验证在太阳能供暖系统中加入相变材料的可行性,为工程实际提供参考依据。

太阳能供暖中集热器面积的优化问题

在主动式太阳能供暖中集热器面积的选择是一个十分重要的问题。为了更好地利用太阳能供暖,本文仅从经济评价的角度,建立太阳能集热器和辅助热源(电加热)联合供暖年计算费用的数学模型,寻求使年计算费用最小的集热器面积,并举出工程实例加以说明。

幕墙式太阳能供暖系统热性能测试与分析

结合幕墙式太阳能供暖系统示范工程,进行了系统热性能测试。在2013年1月7—9日测试期间,室外平均气温为-7.7℃,太阳能集热系统的平均集热效率约为27.5%,补热系统的热泵平均COP为1.554;在3月13—15日测试期间,室外平均温度为3℃,热泵平均COP为1.782;3月13日的测试结果表明,集热系统的有效平均热效率为18.8%,系统的水箱和管路热损失较小,仅占太阳能有效集热量的9.16%。末端风机盘管采用侧面向下送风的气流组织形式时,室内供暖效果较好。

单井地热联合太阳能供暖系统性能模拟

为获得单井地热联合太阳能供暖系统的性能,本文建立了单井地热存取热以及太阳能集热器和热泵系统的数学模型,采用三对角矩阵算法对模型进行了求解。研究结果表明:单井地热的输出功率调节主要是由注入水温度和流量决定的;单井地热具有宽负荷调节能力,最小输出功率是最大值的72.61%,两者相差223.50 kW。利用地热的宽负荷调节能力可解决太阳能的不稳定性;太阳能集热器的功率和面积由地热的负荷调节能力决定。3 km深地热井,热泵平均输出功率720.81 kW,匹配的太阳能集热器功率约95.00 kW,集热器面积270 m^2;非供暖季的储热虽不能明显提高供暖时的取热功率,但可以缓解取热功率随时间的衰减。研究结果可为单井地热联合太阳能供暖系统的设计和运行提供指导。

太阳能供暖系统的设计和实测

阐述了太阳能供暖系统的组成、运行原理、主要设计参数和经济效益等,并介绍了一个太阳能供暖系统的实测情况。

推进我国北方地区太阳能供暖途径与措施探讨

我国目前北方地区建筑供暖能耗已经达到2．6亿吨标煤／年．且随着我国城镇化的进一步发展以及人民生活水平的逐步提高，至2020年，我国建筑供暖能耗可能突破4．0亿吨标煤／年。如果完全采用传统能源供应模式．势必进一步加重我国能源供需矛盾．恶化人居环境，阻碍可持续发展。结合我国北方地区丰富的太阳能资源，实施建筑供暖将为我国节能减排和低碳化发展提供重要途径。